• 상하수도학회지
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• 제19권6호
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• pp.791-799
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• 2005

The phased isolation intra-clarifier ditch system used in this study is a simplified novel process enhancing simultaneous removal of biological nitrogen and phosphorus in municipal wastewater in terms of elimination of additional pre-anaerobic reactor, external clarifier, recycle of sludge, and nitrified effluent recirculation by employing intrachannel clarifier. Laboratory-scale phased isolation ditch system was used to assess the treatability on municipal wastewater. When the system was operated at the HRTs of 6~12hours, SRTs of 9~31days, and cycle times of 2~8hours, the system showed removals of BOD, TN, and TP as high as 88~97%, 70~84%, and 65~90%, respectively. The rainfall in Korea is generally concentrated in summer because of site-specific characteristics. Especially, the wet season has set in on June to August. In combined sewers, seasonal variations are primarily a function of the amount of stormwater that enters the system. In order to investigate the effect of hydraulic shock loading on system performance, the laboratory-scale system was operated at an HRT of 6hours (two times of influent flowrate) during two cycles (8hours). The system performance slightly decreased by increasing of influent flowrate and decreasing of system HRT. Nitrification efficiency and TN removal were slightly decreased by increasing of influent flowrate (decreasing of system HRT), whereas, the denitrification was not affected by hydraulic shock loading. However, the higher system performance could be achieved again after four cycles. Thus, the phased isolation technology for enhanced biological nutrient removal in medium- and small-scale wastewater treatment plants suffering fluctuation of influent quality and flowrate.

• 멤브레인
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• 제15권1호
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• pp.70-83
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• 2005

폭기조를 간헐 폭기로 운전하여 호기/무산소(oxic/anoxic) 시간 비율과 무산소 조건에서 호기 조건으로의 전환시 공기세정이 투과플럭스 및 투과압력에 미치는 영향을 조사하였으며, 호기조건에서 무산소 조건으로 전환 시 펌프의 회전력에 의한 흡인압력이 투과플럭스와 투과 압력에 주는 영향을 조사하였다. 또한 긴 슬러지체류시간(SRT; Sludge Retention Time)과 고농도의 MLSS 유지시에 발생하는 미생물 대사산물이 분리막에 미치는 영향과 응집제를 투여하였을 때 분리막에 작용하는 플러스 효과에 대하여 조사하여 보았다. 호기/무산소(oxic/anoxic)의 시간비율에 따른 유기물 및 질소 제거효율을 조사해본 결과 폭기 40 비폭기 20분의 시간배분 조건에서 처리효율이 가장 양호하였으므로 호기/무산소(oxic/anoxic) 조건을 40/20분으로 한 조건(step-7)에서 약품주입 실험을 수행하였다. 액체 명반을 폭기조에 직접 투여할 경우 약품의 농도가 질산화 및 탈질 미생물에 많은 영향을 주는 것을 알 수 있었으며, MBR공정에서 인 1 mg/L를 제거하기 위해서는 약 0.7 mg/L의 액체명반이 필요한 것으로 확인되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.237-243
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• 2011

강화되는 방류수 수질기준에 맞추어 하수처리장 개조 방안의 하나로 고농도의 암모니아성 질소를 함유한 반류수를 처리하는 방안이 주장되고 있다. $35^{\circ}C$, $20^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$ 조건의 실험실 규모 반응조 운전을 통하여 경제적인 질소 제거 방법인 아질산화 반응 유도하였다. $20^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 안정적인 아질산화 반응을 유도 할 수 있었으나, $10^{\circ}C$ 저온 조건에서는 완전 질산화 반응이 유도 되었다. 이는 온도의 영향을 받아 SRT가 길어져 완전 질산화 반응이 유도된 것으로 사료된다. 온도에 따라 아질산화 반응에 요구되는 SRT가 변화하는 것으로 볼 때, 온도와 SRT는 아질산화 반응에 중요한 인자로 판단된다. 또한 $20^{\circ}C$ 이상의 조건에서 암모니아성 질소 제거 반응과 아질산화 반응을 유도하는 것이 유리 한 것으로 나타났다. 본 논문에서 제시한 결과는 아질산화 반응을하수처리장에 적용할 때 중요한 기초 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.253-259
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• 2005

본 연구는 고정 생물막을 이용한 혐기/무산소/호기 공정으로 구성된 반응기에서 폴리에틸렌 재질의 표면을 이온빔으로 조사하여 소수성 표면을 친수성으로 만든 표면개질담체를 호기조의 여재로 사용하고 혐기/무산소조의 여재로는 표면 개질을 하지 않은 담체를 사용하여, 외부 탄소원 대신 원수내의 RBDCOD를 탄소원으로 이용하고자 혐기조와 무산소조에 원수를 분할 주입하였을 때 나타나는 유기물 및 T-N 제거 특성을 알아보았다. 혐기/무산소조로의 원수 분배율이 각각 10 : 0, 9 : 1, 8 : 2, 6 : 4로 설정하였으며, 각각의 분배율에 대하여 $93.3\%,\;92.6\%,\;92.4\%,\;91.6\%$의 $BOD_5$ 제거율 (유기물의 제거능)을 보였다. 하지만 무산소조까지의 $BOD_5$ 제거율(유기물 이용능)은 9 : 1에서 $84.8\%$로 가장 높은 것으로 나타났으며, 분배율 10 : 0, 8 : 2는 각각 $77.0\%,\;75.3\%$로서 거의 비슷한 수준이었고, 분배율 6 : 4 경우에 $61.1\%$로 가장 낮은 수치를 나타내었다. T-N 제거율은 9 : 1의 분배율로 분할하였을 때가 $67.4\%$로 가장 제거 효율이 높았으며, 분배율 10 : 0, 8 : 2 경우는 각각 $61.3\%,\;60.7\%$로 비슷한 경향을 보였으나 분배율을 6 : 4로 하였을 때는 $55.5\%$의 제거율을 나타내 분배율 9 : 1의 경우와는 약 $12\%$의 차이를 보였다. 또한 10 : 0, 9 : 1, 8 : 2의 분배율에서는 질산화가 거의 비슷한 수준으로 발생하였지만, 6 : 4로 주입하였을 경우에는 질산화의 저해가 나타나고, 방류수 중의 대부분의 질소성분이 암모니아 성분으로 방류되었다. 이 공정에서 탄소원으로 생하수를 이용하는 것이 메탄올과 같은 독성 탄소원에 비해 독성을 지니지 않고 약품비용이 들지 않는다는 측면에서 유리할 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권1호
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• pp.1-6
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• 2006

본 연구에서 수행한 입상형의 발포 폴리스티렌을 이용한 고도처리 공정은 기존의 상용화되거나 개발중인 영양염류 처리공정에 비해 수리학적 체류시간을 상당히 줄일 수 있고 동절기에도 온도의 영향을 크게 받지 않는 장점을 가지고 있다. 도시하수를 이용하여 bench-scale 연구를 수행한 결과 T-N 제거효율의 경우 HRT 6 hr 및 4 hr에서 각각 약 55% 및 51%로서 HRT가 짧아졌을때 단지 약 4%의 처리효율 감소가 관찰되었다. 온도 영향에 있어서 여름철과 겨울철의 T-N 제거효율을 비교해본 결과 T-N 제거 효율이 각각 약 65% 및 54%로 관찰되어 여름철이 겨울철에 비해 약 11% 더 높은 효율이 관찰되었으며 겨울철 효율저하는 주로 암모니아성 질소의 질산화가 원활이 이루어지지 않았기 때문인 것으로 관찰되었다. 유입부하 및 C/N 비에 관한 연구에서는 유량 및 농도의 변화가 심한 하 폐수 처리에 있어서도 안정된 처리수질을 확보할 수 있었으며, C/N 비가 감소에 따른 처리효율 저하가 크지 않음을 관찰 할 수 있었다. 따라서 본 개발 시스템을 기존의 중 소규모 하수처리장에 적용할 경우 유입수내의 유기물을 최대한 활용하여 영양염류를 처리할 수 있을 것이라 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.939-947
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• 2008

본 연구에서는 PCR-DGGE 기법을 이용하여 DO 농도에 따른 동시 질산화.탈질 반응조 내 미생물 군집 변화 양상을 규명하고자 하였다. DO 농도의 변화에 따른 eubacteria의 군집 변화 해석 실험에서, DO 농도를 2와 1 mg/L로 운전한 반응조 내의 band profile은 거의 유사하게 관찰되었으며 5종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 3종, Bacillus sp. 1종, Uncultured Bacteroidetes sp. 1종)을 포함한 16종의 미생물을 동정할 수 있었다. 그리고 DO 농도 0.5 mg/L로 운전한 반응조 내의 DGGE 결과 7종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 5종, Zoogloea sp. 2종)을 포함한 12종의 미생물을 동정할 수 있었으며, DO 농도 0.1 mg/L로 운전한 반응조의 경우 3종의 우점화 미생물(Uncultured Bacterium 1종, Zoogloea sp. 2종)을 포함한 11종의 미생물을 동정할 수 있었다. 반응조 내 DO 농도의 변화에 따른 $\beta$-AOB($\beta$-Ammonia Oxidizing Bacteria)의 군집 변화 해석 실험 결과, 하나의 band를 관찰할 수 있었다. 이 band는 Uncultured Nitrosomonas sp. done DNB Y20와 97%의 유사도를 갖는 것으로 나타났으며 2, 1, 그리고 0.5 mg/L의 DO 농도에서 추출한 sample에서는 선명하게 관측되었으나, 0.1 mg/L DO 농도에서 추출한 sample에서는 선명도가 현저히 감소하였다. 이는 NH$_4{^+}$-N의 질산화 양상과 상관관계가 있음을 보였다. 반응조 내 DO 농도에 따른 탈질 bacteria의 군집 변화 해석실험 결과, 다섯 개의 band(nirS를 함유하는 Uncultured organism 미생물 3종, nirK를 함유하는 Uncultured bacterium 미생물 2종)가 관측되었으며 관측된 band 중 한 band는 DO 농도가 낮아질수록 선명도가 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이 band에 해당하는 미생물은 86%의 유사도를 가진 Uncultured organism clone eS1 cd1 nirS gene, partial cds로, 본 연구의 탈질 반응에 직접적으로 관여 하는 미생물로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권2호
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• pp.113-119
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• 2011

오존을 이용한 잉여슬러지 감량화 시스템이 결합된 생물학적 처리 공정에서 잉여슬러지의 무배출에 따른 생물반응조내의 영향 및 처리수질을 검토하였다. 잉여슬러지 인발량 배수($SDN_{min}$)가 3인 조건에서 잉여슬러지의 pH를 4 이하로 전 처리한 후 오존주입율 0.03 g $O_3/g$ SS로 처리한 결과 잉여슬러지의 인발 없이 안정적인 생물학적 처리가 가능하였다. $OUR_{max}$ 실험 결과, 오존주입율 0.03 g $O_3/g$ SS의 조건에서 대부분의 슬러지는 미생물 활성이 없어지는 것으로 조사되었다. 잉여슬러지의 가용화에 따른 생물반응조내에서의 MLVSS/MLSS의 변화는 거의 없었고, 반응조내 미생물의 인 축적 현상도 관측되지 않았다. 잉여슬러지 가용화 후 생물학적 처리수의 유기물 및 SS의 농도 증가 현상은 관측되지 않았고, 생물반응조내의 질산화 및 탈질율 증가로 유출수중의 T-N 농도가 감소하는 효과를 나타내었다. T-P의 경우에는 잉여슬러지의 무배출로 인해 대부분이 제거되지 않고 유출수중에 함유되어 유출되는 것으로 조사되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권7호
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• pp.752-756
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• 2006

최근 수계의 총질소(T-N) 규제가 강화되면서 기존 BAF 공정의 개선을 위해 독립적인 무산소조가 추가로 도입되었다. 본 연구에 사용된 공정은 유기물과 질산화 중심으로 개발 된 기술인 $Biobead^{(R)}$공법으로 상용화된 상향류의 BAF공정의 하나이다. 독립적인 무산소조의 도입의 타당성을 검토하기 위해 분자생물학적 방법의 하나인 PCR-DGGE기법이 수행되었다. 두 가지 type의 nitrite reductase genes를 통해 진행되었는데, nirS로 암호화된 cytocrome $cd_1$ nitrite reductase gene과 nirK로 암호화된 Cu를 함유한 nitrite reductase gene이다. 이러한 탈질 기능유전자를 이용하여 PCR-DGGE를 통해 탈질 목적으로 순화된 독립적인 무산소조의 탈질미생물의 군집을 해석하였다. PCR 증폭결과, 탈질을 수행하는 무산소조 내에서는 nirS와 nirK유전자 가운데 nirS유전자만 검출되었고, DGGE 분석결과, 최초 식종원으로 이용된 활성슬러지에서는 상대적으로 많은 band들이 검출되는 반면, 무산소조 내에서는 운전일수와 nitrate 부하량이 증가할수록 단일 band로 우점화 하는 경향을 나타내었다. DGGE band에 대한 염기서열 분석결과, 식종 슬러지의 경우 다양한 uncultured bacteria가 나타났으나, nitrate 제거율이 높은 안정화된 무산소조에서는 alcaligenes faecalis 등 특정 탈질미생물이 우점화 되는 것으로 확인되었다. 결론적으로 이러한 탈질미생물 군집특성을 가지는 무산소조의 도입은 96%이상의 안정적인 탈질을 가능하게 하였으며, BAF 공정 개선을 위한 독립적인 무산소조의 도입은 적절한 것으로 판단되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제17권2호
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• pp.253-261
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• 2007

Molecular and cultivation techniques were used to characterize the bacterial communities of biobead reactor biofilms in a sewage treatment plant to which an Aerated Up-Flow Biobead process was applied. With this biobead process, the monthly average values of various chemical parameters in the effluent were generally kept under the regulation limits of the effluent quality of the sewage treatment plant during the operation period. Most probable number (MPN) analysis revealed that the population of denitrifying bacteria was abundant in the biobead #1 reactor, denitrifying and nitrifying bacteria coexisted in the biobead #2 reactor, and nitrifying bacteria prevailed over denitrifying bacteria in the biobead #3 reactor. The results of the MPN test suggested that the biobead #2 reactor was a transition zone leading to acclimated nitrifying biofilms in the biobead #3 reactor. Phylogenetic analysis of 16S rDNA sequences cloned from biofilms showed that the biobead #1 reactor, which received a high organic loading rate, had much diverse microorganisms, whereas the biobead #2 and #3 reactors were dominated by the members of Proteobacteria. DGGE analysis with the ammonia monooxygenase (amoA) gene supported the observation from the MPN test that the biofilms of September were fully developed and specialized for nitrification in the biobead reactor #3. All of the DNA sequences of the amoA DGGE bands were very similar to the sequence of the amoA gene of Nitrosomonas species, the presence of which is typical in the biological aerated filters. The results of this study showed that organic and inorganic nutrients were efficiently removed by both denitrifying microbial populations in the anaerobic tank and heterotrophic and nitrifying bacterial biofilms well-formed in the three functional biobead reactors in the Aerated Up-Flow Biobead process.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.343-346
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• 2000

본 BAF 반응기 연구에서의 C/N비의 증가는 산소의 친화도가 큰 호기성 종속영양 미생물에게 유리한 조건을 형성하여 질산화의 효율을 감소시켰으나 공기양의 증가로 인해 질산화 미생물의 활성도는 다시 증가하였다. 총 질소의 제거율은 동일한 C/N비에서 공기량을 증가하여 많은 양의 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화될 때 증가하였으며 이 결과는 무산소조에서 많은 다공성의 여재에 미생물이 두꺼운 생물막을 형성하여 생물막 안쪽으로 용존산소가 쉽게 전달되지 않아 탈질에 큰 영향을 미치지 않은 결과라고 볼 수 있다.